Nel 1999 il telescopio Hubble aveva catturato, nella nana bianca HS 0209+0832, un centinaio di righe spettrali rimaste a lungo senza spiegazione per gli astronomi. Dopo ventisette anni, una parte di quell’enigma ha finalmente trovato una risposta: si tratta di niobio. E accanto a questo elemento è emerso qualcosa di ben più sorprendente, ovvero un possibile pianeta formatosi dopo il collasso della stella che oggi ne sta erodendo l’atmosfera.
Si tratta del candidato descritto in uno studio pubblicato su Nature Astronomy da un team internazionale coordinato da Jamie T. Williams, dell’Università di Warwick. I ricercatori ipotizzano l’esistenza di un pianeta di seconda generazione in orbita attorno alla nana bianca HS 0209+0832: un gigante gassoso che potrebbe essersi originato dai materiali espulsi dalla stella durante le sue fasi finali. Sarebbe il primo caso del genere mai identificato attorno a una nana bianca, anche se per ora prevale ancora la cautela scientifica rappresentata dal termine “candidato”.
Il niobio che riapre un mistero vecchio di 27 anni
HS 0209+0832 è una nana bianca ancora giovane e incandescente, con una temperatura superficiale di circa 35.800 kelvin e un’età di raffreddamento stimata attorno ai cinque milioni di anni. Le nane bianche rappresentano ciò che resta di stelle di massa moderata dopo la perdita degli strati esterni: corpi celesti piccoli, estremamente densi e ancora caldissimi.
Riesaminando i vecchi dati ultravioletti raccolti da Hubble, insieme alle rilevazioni del telescopio FUSE e del Very Large Telescope, gli scienziati hanno individuato nell’atmosfera della stella una composizione chimica piuttosto insolita. Zinco, rame e in particolare niobio risultano presenti in quantità eccezionali, mentre ferro e silicio, elementi tipici dei corpi rocciosi del nostro Sistema Solare, sono praticamente assenti. Il niobio supera addirittura di tre ordini di grandezza l’abbondanza riscontrata nel Sole.
Questa particolare firma chimica rimanda alle ultime fasi evolutive della stella originaria. Elementi come il niobio nascono attraverso il cosiddetto processo-s, ovvero la cattura lenta di neutroni tipica delle stelle evolute nel ramo asintotico delle giganti. Quando questi astri espellono i loro strati più esterni, diffondono nello spazio materiale con una composizione chimica molto diversa da quella presente nel disco originario in cui si erano formati i primi pianeti del sistema.
È proprio questa composizione a rendere HS 0209+0832 così affascinante. Il materiale che precipita sulla nana bianca ricorda poco i tipici detriti planetari osservati finora attorno a stelle morte, mentre somiglia molto di più a sostanze elaborate ed espulse dalla stella stessa. La NASA ha definito questa scoperta come la soluzione di un vecchio “caso irrisolto” di Hubble, riaperto grazie a database atomici molto più dettagliati rispetto a quelli disponibili nel 1999.
Un’orbita completa ogni 4,4 giorni
La composizione chimica, da sola, racconta solo una parte della vicenda. Nei dati raccolti dal telescopio spaziale TESS emerge anche una fluttuazione periodica della luminosità ogni 4,399 giorni, con un’ampiezza dello 0,120%. I modelli elaborati sono compatibili con la presenza di un gigante gassoso molto vicino alla nana bianca, a una distanza di circa 0,04 unità astronomiche, ovvero circa sei milioni di chilometri.
A questa distanza ravvicinata, la radiazione emessa dalla nana bianca risulta estremamente intensa. L’atmosfera esterna del pianeta dovrebbe quindi disperdersi progressivamente nello spazio; una parte di questo gas finirebbe poi sulla superficie stellare, generando proprio le tracce di carbonio, zinco, rame e niobio rilevate nello spettro.
Il pianeta, tuttavia, non è mai stato osservato direttamente. Anche il segnale registrato da TESS ammette diverse interpretazioni: potrebbe derivare dalla differenza termica tra il lato costantemente rivolto verso la stella e quello in ombra, oppure da una lunga scia di gas evaporato che attraversa periodicamente la nostra linea visuale. I dati raccolti sono compatibili con un gigante gassoso, ma saranno necessarie ulteriori osservazioni per chiarirne meglio le caratteristiche.
È veramente nato dalle ceneri della propria stella?
L’aspetto più intrigante dello studio porta con sé anche la massima prudenza scientifica. I dati suggeriscono che il materiale assorbito dalla nana bianca sia compatibile con quello proveniente da un pianeta di seconda generazione. Ricostruire il reale processo di formazione di questo corpo celeste risulta però molto più complesso.
Una prima ipotesi prevede che parte del gas espulso dalla vecchia gigante rossa abbia formato un nuovo disco circumstellare attorno alla nana bianca, forse grazie all’interazione con un’altra stella o con un compagno di massa ridotta. Da questo disco si sarebbe potuto formare il nuovo gigante gassoso.
Gli autori dello studio considerano anche uno scenario più articolato: il nucleo di un pianeta preesistente, magari una super-Terra o un sub-Nettuno sopravvissuto alla trasformazione stellare, potrebbe aver attraversato il nuovo disco di materiale e aver così acquisito un’atmosfera composta da elementi di seconda generazione. Questo “pianeta-fenice”, dunque, potrebbe essere rinato completamente dalle proprie ceneri oppure aver conservato parte della sua esistenza precedente. Al momento, la chimica permette di osservare chiaramente le tracce lasciate, mentre il processo di nascita vero e proprio resta avvolto nel mistero.
Cosa accadrà al nostro Sole?
Il parallelo con il Sistema Solare arriva direttamente dagli stessi ricercatori dell’Università di Warwick. Tra circa cinque miliardi di anni, il Sole esaurirà l’idrogeno presente nel suo nucleo, si trasformerà in una gigante rossa, perderà gran parte dei suoi strati esterni e concluderà la propria evoluzione diventando una nana bianca.
La scoperta relativa a HS 0209+0832 introduce un’ipotesi fino ad oggi sostenuta da pochissimi esempi concreti: dopo la morte di una stella, il materiale espulso potrebbe effettivamente contribuire alla formazione di nuovi pianeti. Boris Gänsicke, coautore della ricerca, si spinge oltre, domandandosi se un giorno anche i resti del nostro Sole potrebbero favorire la nascita di mondi di seconda generazione.
Si tratta comunque di un’ipotesi, non di una previsione certa sul futuro del Sistema Solare. Un singolo esempio così distante non è sufficiente per stabilire se un fenomeno simile si verificherà anche nel nostro angolo di galassia tra miliardi di anni.
Gli astronomi continueranno ora a cercare altre nane bianche che presentino la stessa combinazione di carbonio ed elementi tipici del processo-s. Se altri casi simili dovessero emergere, il concetto di pianeta-fenice smetterebbe di apparire come un’anomalia cosmica isolata. Nel frattempo, HS 0209+0832 continua lentamente a consumare proprio quel mondo che potrebbe essere nato dai resti della sua precedente vita stellare.